今天来介绍一个socket连接复用的包
https://github.com/xtaci/smux

如图所示，多个channel输入通过smux合并在一个连接中，后端服务将连接中的channel分离出来进行处理

smux.jpg

场景分析

假设一个简单的使用场景，一个apiservice网关服务对外提供HTTP接口，后面还有一个rand随机数服务，对内提供随机数TCP接口。

客户端访问apiservice接口，apiservice连接randservice服务获取数据并返回。如果不做多路复用的话，apiservice和randservice之间的连接数就是客户端请求数，这样apiservice和randservice之间连接过多会导致性能问题。

               n link                   n link+-----------+          +-------------+           +---------------+|           <---------->             <----------->               ||  client   <---------->  apiservice <----------->  randservice  ||           <---------->             <----------->               |+-----------+          +-------------+           +---------------+

经过多路复用后，apiservice和randservice之间只有一个连接，这样无论多少个客户端请求都不会导致连接过多问题。

               n link                   1 link+-----------+          +-------------+           +---------------+|           <---------->             |           |               ||  client   <---------->  apiservice <----------->  randservice  ||           <---------->             |           |               |+-----------+          +-------------+           +---------------+

（当然这只是个示例场景而已，生产中apiservice和randservice之间使用RPC框架即可，不用我们手动写socket通信）

代码示例

1.随机数服务 randservice.go

package mainimport (    "bytes"    "encoding/binary"    "fmt"    "github.com/rs/zerolog"    "github.com/rs/zerolog/log"    "github.com/xtaci/smux"    "math/rand"    "net"    "runtime"    "time")func init() {    rand.Seed(time.Now().UnixNano())}/**一个生成随机数的tcp服务客户端发送'R', 'A', 'N', 'D'，服务返回一个随机数*/func main() {    listener, err := net.Listen("tcp", ":9000")    if err != nil {        panic(err)    }    log.Info().Msg("随机数服务启动，监听9000端口")    defer listener.Close()    for {        conn, err := listener.Accept()        if err != nil {            fmt.Println(err.Error())            continue        }        go SessionHandler(conn)    }}/**处理会话每个tcp连接生成一个会话session*/func SessionHandler(conn net.Conn) {    session, err := smux.Server(conn, nil)    if err != nil {        panic(err)    }    log.Info().Msgf("收到客户端连接，创建新会话，对端地址：%s", session.RemoteAddr().String())    for !session.IsClosed() {        stream, err := session.AcceptStream()        if err != nil {            fmt.Println(err.Error())            break        }        go StreamHandler(stream)    }    log.Info().Msgf("客户端连接断开，销毁会话，对端地址：%s", session.RemoteAddr().String())}/**流数据处理*/func StreamHandler(stream *smux.Stream) {    buffer := make([]byte, 1024)    n, err := stream.Read(buffer)    if err != nil {        log.Error().Msgf("流id：%d，异常信息：%s", stream.ID(), err.Error())        stream.Close()        return    }    cmd := buffer[:n]    if bytes.Equal(cmd, []byte{'R', 'A', 'N', 'D'}) {        rand := rand.Uint64()        response := make([]byte, 8)        binary.BigEndian.PutUint64(response, rand)        stream.Write(response)        log.Debug().Msgf("收到客户端数据，流id：%d，随机数：%d， 响应数据：%v", stream.ID(), rand, response)    } else {        log.Warn().Msgf("收到未知请求命令，流id：%d，请求命令：%v", stream.ID(), cmd)    }}

2.api接口服务 apiservice.go

package mainimport (    "encoding/binary"    "fmt"    "github.com/rs/zerolog"    "github.com/rs/zerolog/log"    "github.com/xtaci/smux"    "net"    "net/http"    "runtime")/**随机数服务客户端连接*/var randClient *smux.Sessionfunc init() {    //连接后端随机数服务    conn, err := net.Dial("tcp", ":9000")    if err != nil {        log.Warn().Msg("随机数服务未启动")        panic(err)    }    session, err := smux.Client(conn, nil)    if err != nil {        log.Error().Msg("打开会话失败")        panic(err)    }    randClient = session}/**一个api网关，对外提供api接口调用随机数服务来获取随机数*/func main() {    defer randClient.Close()    http.HandleFunc("/rand", RandHandler)    http.ListenAndServe(":8080", nil)}/**随机数接口*/func RandHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {    stream, err := randClient.OpenStream()    if err != nil {        w.WriteHeader(500)        fmt.Fprint(w, err.Error())    } else {        log.Debug().Msgf("收到请求，打开流成功，流id：%d", stream.ID())        defer stream.Close()        stream.Write([]byte{'R', 'A', 'N', 'D'})        buffer := make([]byte, 1024)        n, err := stream.Read(buffer)        if err != nil {            w.WriteHeader(500)            fmt.Fprint(w, err.Error())        } else {            response := buffer[:n]            var rand = binary.BigEndian.Uint64(response)            log.Debug().Msgf("收到服务端数据，流id：%d，随机数：%d， 响应数据：%v", stream.ID(), rand, response)            fmt.Fprintf(w, "%d", rand)        }    }}

原理分析

smux将socket连接封装成session，每次请求响应封装成一个stream，通过自定义协议发送数据

VERSION(1B) | CMD(1B) | LENGTH(2B) | STREAMID(4B) | DATA(LENGTH)  VALUES FOR LATEST VERSION:VERSION:    1/2    CMD:    cmdSYN(0)    cmdFIN(1)    cmdPSH(2)    cmdNOP(3)    cmdUPD(4)   // only supported on version 2    STREAMID:    client use odd numbers starts from 1    server use even numbers starts from 0    cmdUPD:    | CONSUMED(4B) | WINDOW(4B) |

比如我们发送的RAND命令封装成以下数据包发送给服务端，假设请求的STREAMID为11223344

VERSION(1B) | CMD(1B) | LENGTH(2B) | 11223344 | RAND

VERSION(1B) | CMD(1B) | LENGTH(2B) | 11223344 | 0102030405060708

扩展优化

但是这样又导致了另一个问题，由于apiservice和randservice之间只有一个连接，而这一个连接只能由一个goroutine处理，这样就导致性能低下
所以进一步扩展apiservice和randservice之间建立固定数量的连接，如10个连接，用来处理所有的请求，就是通过连接池的方式来性能最大化

改造后的示意图如下：

               n link                  10 link+-----------+          +-------------+           +---------------+|           <---------->             <----------->               ||  client   <---------->  apiservice <----------->  randservice  ||           <---------->             <----------->               |+-----------+          +-------------+           +---------------+

连接池版代码 apiservicewithpool.go

package mainimport (    "context"    "encoding/binary"    "fmt"    cpool "github.com/jolestar/go-commons-pool/v2"    "github.com/rs/zerolog"    "github.com/rs/zerolog/log"    "github.com/xtaci/smux"    "net"    "net/http"    "runtime")var commonPool *cpool.ObjectPoolvar ctx = context.Background()func init() {    factory := cpool.NewPooledObjectFactorySimple(NewSessionCpool)    commonPool = cpool.NewObjectPoolWithDefaultConfig(ctx, factory)    commonPool.Config.MaxTotal = 10}/**连接池生成新会话函数*/func NewSessionCpool(ctx context.Context) (interface{}, error) {    log.Debug().Msg("连接池中生成一个连接")    //连接后端随机数服务    conn, err := net.Dial("tcp", ":9000")    if err != nil {        log.Warn().Msg("随机数服务未启动")        panic(err)    }    //随机数服务客户端连接    session, err := smux.Client(conn, nil)    if err != nil {        log.Error().Msg("打开会话失败")        panic(err)    }    return session, err}/**一个api网关，对外提供api接口调用随机数服务来获取随机数通过sync.Pool实现“连接池” ！！！ 不推荐这种方式，sync.Pool的种种特性不适合作为连接池*/func main() {    http.HandleFunc("/rand", CommonPoolRandHandler)    http.ListenAndServe(":8080", nil)}/**随机数接口*/func CommonPoolRandHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {    obj, err := commonPool.BorrowObject(ctx)    if err != nil {        w.WriteHeader(500)        fmt.Fprint(w, err.Error())        return    }    client := obj.(*smux.Session)    stream, err := client.OpenStream()    if err != nil {        w.WriteHeader(500)        fmt.Fprint(w, err.Error())    } else {        log.Debug().Msgf("收到请求，打开流成功，流id：%d", stream.ID())        defer stream.Close()        stream.Write([]byte{'R', 'A', 'N', 'D'})        buffer := make([]byte, 1024)        n, err := stream.Read(buffer)        if err != nil {            w.WriteHeader(500)            fmt.Fprint(w, err.Error())        } else {            response := buffer[:n]            var rand = binary.BigEndian.Uint64(response)            log.Debug().Msgf("收到服务端数据，流id：%d，随机数：%d， 响应数据：%v", stream.ID(), rand, response)            fmt.Fprintf(w, "%d", rand)        }    }    commonPool.ReturnObject(ctx, obj)}

经过连接池改造后的模型就像MySQL或Redis的使用场景，每次请求相当于一个stream，多个stream共用一个session，一个session背后有一个socket连接，程序和MySQL或Redis之间创建多个session放入连接池中，每次请求从连接池中拿出session进行读写操作

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